晶体与晶格
晶格常数(lattice constant)
/ LAT-iss KON-stuhnt /
想想一堵砖墙,每块砖都一样大。一旦你知道单块砖的长度,你就知道从一块砖的边缘到下一块相同边缘有多远,也知道整堵墙是怎样按比例铺开的。晶体也有同样的固定重复距离,它的数值——一个重复步子的大小——就是晶格常数。
晶格常数,是一个晶胞棱的长度——晶体图案据以重复的那段固定距离。一个简单立方晶体用单独一个晶格常数来描述,通常记作a;对称性较低的晶体则需要更多数字(不同的棱长和夹角)才能把晶胞完全定下来。这些距离极其微小,通常只有零点几纳米、几个原子那么宽,而它们靠衍射极精确地测出——衍射把散射X射线的角度换算成确切的间距。
晶格常数之所以重要,是因为它是晶体最基本、最可测的数字之一,而它的微小变化会带来重大后果:它决定了材料的密度,会随温度升高、晶体膨胀而略微变大,并且在为激光器和芯片而把一层晶体生长到另一层之上时,必须仔细地匹配。需要诚实指出的是:晶格常数并非绝对固定——它随温度和压强「呼吸」、在受力时形变、在掺入杂质时偏移——所以任何报出的数值,总是附带着特定的条件。
硅的晶格常数约为0.543纳米。芯片制造商必须生长晶格常数与之几乎匹配的其他材料,否则失配会累积出应变和缺陷,毁掉器件。
生长在硅上的层必须匹配它0.543纳米的重复距离,否则会生出缺陷。
单独一个数字a,只能完整描述最对称的那类晶胞,比如立方的。对称性较低的晶体需要多达六个参数——三条棱长加三个夹角——它们合称晶格参数。
又称
另见